JP2010145709A - 画像表示装置 - Google Patents
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- G09G3/2007—Display of intermediate tones
- G09G3/2014—Display of intermediate tones by modulation of the duration of a single pulse during which the logic level remains constant
Abstract
【解決手段】第1駆動モードと、第2駆動モードとを有し、第1フレームと第2フレームを連続する2個のフレームとするとき、前記第1駆動モード時に、第1フレームの書込期間において、前記走査回路は、奇数番目の表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、奇数番目の表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給し、第2フレームの書込期間において、前記走査回路は、偶数番目の表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、偶数番目の表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給し、前記第2駆動モード時に、全てのフレームの書込期間において、前記走査回路は、全ての表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、全ての表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給する。
【選択図】図5
Description
このアクティブマトリクス型の有機ELディスプレイでは、映像電圧や電流を伝える配線をマトリクス状に配線し、画素には有機EL素子の他に、アクティブ素子である薄膜トランジスタ(以下、TFTという)で形成した画素回路を内蔵している。有機EL素子の発光輝度は、画素回路が有機EL素子へ供給する電流を制御することによって行われる。
有機ELディスプレイの画素回路には、映像電圧を保持するための容量素子が信号線に接続された容量直結型の画素回路(例えば、下記特許文献1参照)と、容量素子がスイッチングトランジスタによって信号線と分離された容量分離型の画素回路(例えば、下記特許文献2参照)が知られている。
つまり、容量直結型の画素回路の発光時間は1フレーム期間よりも書込時間分だけ短くなるために、容量分離型に比べて表示輝度が暗くなるという課題があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、従来よりも高輝度で画像を表示する高輝度表示モードと、通常の表示輝度モードとを切り替え可能な画像表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
(1)複数の画素と、前記各画素に映像電圧を入力する複数の信号線と、前記各画素に走査電圧を入力する複数の制御線と、前記各信号線にアナログ映像電圧を供給する駆動回路と、前記各制御線に走査電圧を供給する走査回路とを具備し、前記各画素は、発光素子と、前記発光素子を駆動する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲート電極と前記信号線との間に接続される容量素子とを有する画像表示装置であって、第1駆動モードと、第2駆動モードとを有し、各フレームには、信号線を通して前記画素に映像電圧を供給するための書込期間と、前記画素に供給された映像電圧に従って前記発光素子を発光させるための発光期間とを有し、Nを2以上の整数(N≧2)、第1ないし第Nフレームを連続するN個のフレーム、jを1以上の整数とするとき、前記第1駆動モード時に、第k(1≦k≦N)フレームの書込期間において、前記走査回路は、第(k+N(j−1))番目の表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、第(k+N(j−1))番目の表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給し、前記第2駆動モード時に、全てのフレームの書込期間において、前記走査回路は、全ての表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、全ての表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給する。
(3)(1)または(2)において、前記各画素は、前記駆動トランジスタのゲート電極とドレイン電極との間に接続されるスイッチングトランジスタを有し、前記スイッチングトランジスタのゲート電極は、前記複数の制御線の中の対応する制御線に接続される。
(5)(1)または(2)において、前記第1駆動モード時および前記第2駆動モード時のそれぞれの発光期間に、前記駆動回路は、基準電圧を各信号線に供給し、前記第1駆動モード時の発光期間の前記各画素内の前記発光素子の発光時間は、前記第2駆動モード時の発光期間の前記各画素内の前記発光素子の発光時間よりも長い。
(6)(1)または(2)において、前記第1駆動モード時および前記第2駆動モード時のそれぞれの発光期間は調整可能である。
(7)(2)において、前記第2駆動モード時に前記走査回路へ供給するクロックをクロックFとするとき、前記第1駆動モード時に前記走査回路へ供給するクロックは、前記クロックFと、前記クロックFと同一周波数で、位相が異なるクロックfとを合体したクロックである。
本発明の画像表示装置によれば、従来よりも高輝度で画像を表示する高輝度表示モードと、通常の表示輝度モードとを切り替えることが可能となる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施例の画像表示装置の有機EL表示パネルの概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、有機EL表示パネルの表示領域内には複数の画素10がマトリクス状に設けられる。画素10には、信号線11、書込制御線12、点灯制御線13、および電源線14がそれぞれ接続される。
書込制御線12と点灯制御線13は、走査回路20に接続される。走査回路20は、書込制御線12と点灯制御線13に駆動電圧を供給し、表示ラインを選択する。信号線11は駆動回路30に接続される。駆動回路30には、ラインメモリ31とデジタルアナログ変換器(DAC)が内蔵されており、ラインメモリ31は有機EL表示パネルの外部からシリアルに供給されるデジタル映像データ(Data)をシリアル・パラレル変換し、DACはパラレルのデジタル映像データを、アナログ映像電圧に変換する。
ここで、画素10、走査回路20、駆動回路30等の各回路は全て、一般に良く知られている低温多結晶シリコン薄膜を用いてガラス基板(GLAS)上に構成されている。また、実際には画素10は、有機EL表示パネルの表示領域内に多数個配置されるが、図面の簡略化のために図1では、3列×4行=12画素のみを記載してあるが、例えば、画面の解像度がカラーVGAの場合、画素の列数は1920列、行数は480行になる。
また、画素10には、他にも共通接地線が配線されているが、これらの記載は省略してある。
駆動TFT(Q1)のソース電極は全ての画素10に共通である電源線14に接続されている。有機EL素子1の発光に必要となる電流は、外部の電源40から、電源線14と共通電極15に供給される。
また、駆動TFT(Q1)のゲート電極は、容量素子(保持コンデンサ)(CS)を介して、何れかの信号線11に接続され、駆動TFT(Q1)のドレイン電極とゲート電極との間には、書込み用のn型薄膜トランジスタ(以下、書込TFTという。)(Q2)が設けられる。なお、書込TFT(Q2)のゲート電極は、何れかの書込制御線12に接続される。また、点灯TFT(Q3)のゲート電極は、何れかの点灯制御線13に接続される。
なお、駆動TFT(Q1)、書込TFT(Q2)、および点灯TFT(Q3)は、それぞれ、半導体層にポリシリコンを用いる多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いてガラス基板上に構成されている。なお、多結晶シリコン薄膜トランジスタ、あるいは、有機EL素子1の製造方法などに関しては、一般に報告されているものと大きな相違はないため、ここではその説明は省略する。
図2は、各画素10への映像電圧の書込みと発光動作を説明する図である。
図2において、Dは、信号線11に供給される映像電圧を、GWは、書込制御線12に供給される駆動電圧を、GLは、点灯制御線13に供給される駆動電圧を示している。以下、[書込み期間]と[発光期間]について説明する。
[書込み期間]
書込み時に、信号線11には、駆動回路30より映像電圧(D)として、アナログ映像電圧(Vdata)が供給される。
次に、時刻T0で、駆動電圧(GW)と駆動電圧(GL)がHighレベル(以下、Hレベル)になると、書込TFT(Q2)と点灯TFT(Q3)とがオンになる。これにより、駆動TFT(Q1)はゲート電極とドレイン電極とが接続されたダイオード接続になり、前のフィールドで容量素子(CS)に記憶されていた駆動TFT(Q1)のゲート電極の電圧はクリアされる。
次に、時刻T1で、駆動電圧(GL)がLowhレベル(以下、Lレベル)になると、点灯TFT(Q3)がオフになる。これにより、駆動TFT(Q1)と有機EL素子1とは強制的に電流オフ状態になるが、このとき、駆動TFT(Q1)のゲート電極とドレイン電極は書込TFT(Q2)で短絡されているため、容量素子(CS)の一端でもある駆動TFT(Q1)のゲート電極の電圧は、電源線14の電圧よりしきい値電圧(Vth)だけ低い電圧に自動的にリセットされる。
次に、時刻T2で、駆動電圧(GW)がLレベルとなると、書込TFT(Q2)がオフとなり、容量素子(CS)の両端の電位差はこのまま容量素子(CS)に記憶される。
このとき、容量素子(CS)の信号線11側に入力する電圧値が、Vdataのアナログ映像電圧よりも高ければ駆動TFT(Q1)はオフ状態であり、容量素子(CS)の信号線11側に入力する電圧値が、Vdataのアナログ映像電圧よりも低ければ駆動TFT(Q1)はオン状態となる。
但し、他の行の表示ライン上の画素10を走査している期間は、当該画素10の点灯TFT(Q3)は常時オフ状態であるから、信号線11のアナログ映像電圧の高低にかかわらず、有機EL素子1が点灯することはない。
さてアナログ映像電圧の画素への書込みはこのように行毎に順次行われ、全ての画素への書込みが終了した時点で1フレームの「書込み期間」は終了する。
1フレームの「発光期間」においては、走査回路20は停止し、駆動電圧(GW)がLレベル、駆動電圧(GL)がHレベルとなるので、全画素の点灯TFT(Q3)が一斉にオン状態となる。このとき、信号線11には、一定の基準電圧(Vref)が入力される。
ここで、点灯TFT(Q3)は常時オン状態にあるため、各画素10の有機EL素子1は、予め書込まれたVdataのアナログ映像電圧と信号線11に供給される基準電圧(Vref)との電圧関係によって、駆動TFT(Q1)により駆動される。
駆動TFT(Q1)が飽和領域で駆動されているならば、有機EL素子1に流れる電流(ILED)は近似的に、ILED=β(Vgs−Vt)2として表すことができる。ここで、βは薄膜トランジスタの利得係数である。
信号線11の電圧をある一定電圧の基準電圧(Vref)に保つことによって、Vgs=Vdata−Vref+Vtとなるので、ILED=β(Vdata−Vref)2となり、アナログ映像電圧(Vdata)で一意的に決まる電流Iを有機EL素子1に流すことができる。
なお、発光期間に、一定の基準電圧(Vref)に代えて、三角波電圧を用いるようにしてもよい。
走査回路20は、複数のD型フリップ・フロップ回路(D−F.F.)で構成されるシフトレジスタ回路(SR)と、アンド回路(AND1,AND2)と、オア回路(OR)でされる。
シフトレジスタ回路(SR)には、D型フリップ・フロップ回路(D−F.F.)を同期動作させるためのクロック(CK)が入力される。
GW_ENは、1番目ないし4番目の書込制御線12に供給される駆動電圧(GW1〜GW4)のパルス幅を決定する制御信号であり、駆動電圧(GW1〜GW4)は、アンド回路(AND1)において、制御信号(GW_EN)とシフトレジスタ回路(SR)の各段の出力との論理積をとることにより生成される。
GL_ENは、1番目ないし4番目の点灯制御線13に供給される駆動電圧(GL1〜GL4)のパルス幅を決定する制御信号であり、駆動電圧(GL1〜GL4)は、アンド回路(AND2)において、制御信号(GL_EN)とシフトレジスタ回路(SR)の各段の出力との論理積をとることにより生成される。
また、GL_Hは、発光期間内に、駆動電圧(GL1〜GL4)を全てHレベルにするための制御信号であり、発光期間内のHレベルの駆動電圧(GL1〜GL4)は、オア回路(OR)において、制御信号(GL_H)と各アンド回路(AND2)の出力との論理和をとることにより生成される。
シフトレジスタ回路(SR)に、スタート信号(ST)が入力されることによって、シフトレジスタ回路(SR)の走査が開始され、1番目ないし4番目の書込制御線12に、クロック(CKn)に同期して駆動電圧(GW1〜GW4)が出力され、1番目ないし4番目の点灯制御線13に、クロック(CKn)に同期して駆動電圧(GL1〜GL4)が出力される。
高輝度モードの書込み期間の場合、クロック(CKr)は、クロック(CK1)とクロック(CK2)とが合体されたクロックとなる。ここで、クロック(CK1)とクロック(CK2)とは、通常モードの書込み期間の場合のクロック(CKn)と同一周波数で、かつ、位相が異なるクロックである。
また、制御信号(GW_EN,GL_EN)は、通常モードの書込み期間と同じ波形の信号が入力される。
スタート信号(ST)が入力されるタイミングは、奇数フレームと偶数フレームで異なっている。奇数フレームにおいては、スタートパルス(ST)を2つのクロック(CK1、CK2)の中のクロック(CK2)とオーバーラップさせることによって、奇数行の表示ラインの画素10にのみ駆動電圧が出力されるように、1番目と3番目の書込制御線12に、クロック(CK2)に同期して駆動電圧(GW1,GW3)が出力され、1番目と3番目の点灯制御線13に、クロック(CK2)に同期して駆動電圧(GL1,GL3)が出力される。
偶数フレームにおいては、スタートパルス(ST)を2つのクロック(CK1、CK2)の中のクロック(CK1)とオーバーラップさせることによって、偶数行の表示ラインの画素10にのみ駆動電圧が出力されるように、2番目と4番目の書込制御線12に、クロック(CK1)に同期して駆動電圧(GW1,GW3)が出力され、2番目と4番目の点灯制御線13に、クロック(CK1)に同期して駆動電圧(GL1,GL3)が出力される。
第1フレーム(例えば、奇数フレーム)の書き込み期間においては、信号線11には駆動回路30からアナログ映像電圧V(1,1)〜V(1,4)が順次供給される。
さらに、1番目ないし4番目の書込制御線12には、図4に図示した駆動電圧(GW1〜GW4)が供給され、1番目ないし4番目の点灯制御線13には、図4に図示した駆動電圧(GL1〜GL4)が供給される。
それによって、縦1ライン分の4つの画素10には、アナログ映像電圧V(1,1)〜V(1,4)が容量素子(CS)にそれぞれ記憶され、発光期間において、有機EL素子1を流れる電流I(1,1)〜I(1,4)が規定される。
以降、第2フレーム(例えば、偶数フレーム)〜第4フレームにおいても同様な動作が行われる。
第1フレーム(例えば、奇数フレーム)の書込み期間においては、信号線11には駆動回路30から奇数表ライン上の画素10に書き込むアナログ映像電圧V(1,1)、V(1,3)のみが順次供給される。
さらに、1番目ないし4番目の書込制御線12には、図5に図示した駆動電圧(GW1〜GW4)が供給され、1番目ないし4番目の点灯制御線13には、図5に図示した奇数フレームにおける駆動電圧(GL1〜GL4)が供給される。
これによって、奇数表示ライン上の画素10にのみ書き込みが実施され、書き込み期間は通常モードの半分の時間で完了する。
発光期間においては、奇数表示ライン上の有機EL素子1を流れる電流I(1,1)、I(1,3)のみが更新され、偶数表示ライン上の有機EL素子1を流れる電流I(0,2)、I(0,4)は更新されない(“0”は第一フレームの1つ前のフレームに書き込まれたことを意味している)。
さらに、1番目ないし4番目の書込制御線12には、図5に図示した駆動電圧(GW1〜GW4)が供給され、1番目ないし4番目の点灯制御線13には、図5に図示した偶数フレームにおける駆動電圧(GL1〜GL4)が供給される。
これによって、偶数表示ライン上の画素10にのみ書き込みが実施され、書込み期間は通常モードの半分の時間で完了する。
発光期間においては、偶数表示ライン上の有機EL素子1を流れる電流I(2,2)、I(2,4)のみが更新され、奇数表示ライン上の有機EL素子1を流れる電流I(1,1)、I(1,3)は更新されない。
第3、第4フレームにおいても、第1、第2フレームと同様な動作が行われる。
以上説明したように、図7に示す高輝度モードにおける駆動により、書込み期間は常に通常モードのそれの半分になるため、発光期間を書き込み期間の短縮分だけ長くすることができる。
その代償として、書込み動作を間引くことにより各画素10では2フレームに1回の書き換えになるために動画応答が遅くなるが、あまり高速な表示の鑑賞に用いない用途に限定すれば問題にはならない。
また、2フレーム間で電流量Iは容量素子(CS)が記憶する電圧によって一定に保たれているので、フリッカを発生しない。
画像表示装置のアプリケーション機器から供給される映像データ(Data)は、一旦フレームメモリ52に記憶される。
アプリケーション機器からは、通常モード/高輝度モード切り替え信号(S−NH)を受け、タイミングコントローラ50とアドレス回路51に供給する。
アドレス回路51は、フレームメモリ52に対して、通常モードでは順次映像データを読み出すように、高輝度モードでは奇数/偶数フレームで、奇数行/偶数行の映像データのみを読み出すようにアドレスデータ(A−data)を出力する。
タイミングコントローラ50は、図4、図5に示した走査回路20のクロック、制御信号を生成(CK,ST,GW_EN,GL_EN,GL_H)し、通常モードでは、図4の入力波形を、高輝度モードでは図5の入力波形を発生する。
さらに、図10に示すように、「発光期間」の後に「消灯期間」を設けるようにしてもよい。図10に示す駆動方法の場合、明るさを調節することができる。
図11は、本実施例の画像表示装置を適用したモバイル用電子機器を示す図である。
モバイル用電子機器100は、本実施例の画像表示装置101の他に、アンテナ102、マイク103、スピーカ104、撮像素子105、光センサ106、オーディオ再生ボタン107を装備している。また、モバイル用電子機器100には、電力を供給するためのバッテリー108が内蔵されている。
図12は、本実施例の画像表示装置を適用したTVあるいは映像モニタの構造を示す図である。
TVあるいは映像モニタ200の、フレーム201の内部に、本実施例の画像表示装置101が搭載されている。フレーム201の一部には光センサ106が設けられている。
また、光センサ106に照射される周囲の明るさに応じて標準モード/高輝度モードを切り替えることで、表示輝度を可変できるので、周囲の照度変化に合わせて表示映像の視認性を高めることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
10 画素
11 信号線
12 書込制御線
13 点灯制御線
14 電源線
15 共通電極
20 走査回路
30 駆動回路
31 ラインメモリ
40 外部の電源
50 タイミングコントローラ
51 アドレス回路
52 フレームメモリ
80 表示領域
100 モバイル用電子機器
101 画像表示装置
102 アンテナ
103 マイク
104 スピーカ
105 撮像素子
106 光センサ
107 オーディオ再生ボタン
108 バッテリー
200 TVあるいは映像モニタ
201 フレーム
DAC デジタルアナログ変換器
Q1 薄膜トランジスタ(駆動TFT)
Q2 薄膜トランジスタ(書込TFT)
Q3 薄膜トランジスタ(点灯TFT)
CS 容量素子
D−F.F. D型フリップ・フロップ回路
SR シフトレジスタ回路
AND1,AND2 アンド回路
OR オア回路
Claims (7)
- 複数の画素と、
前記各画素に映像電圧を入力する複数の信号線と、
前記各画素に走査電圧を入力する複数の制御線と、
前記各信号線にアナログ映像電圧を供給する駆動回路と、
前記各制御線に走査電圧を供給する走査回路とを具備し、
前記各画素は、発光素子と、
前記発光素子を駆動する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲート電極と前記信号線との間に接続される容量素子とを有する画像表示装置であって、
第1駆動モードと、第2駆動モードとを有し、
各フレームには、前記信号線を通して前記画素に映像電圧を供給するための書込期間と、前記画素に供給された前記映像電圧に従って前記発光素子を発光させるための発光期間とを有し、
Nを2以上の整数(N≧2)、第1ないし第Nフレームを連続するN個のフレーム、jを1以上の整数とするとき、前記第1駆動モード時に、第k(1≦k≦N)フレームの書込期間において、前記走査回路は、第(k+N(j−1))番目の表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、第(k+N(j−1))番目の表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給し、
前記第2駆動モード時に、全てのフレームの書込期間において、前記走査回路は、全ての表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、全ての表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給することを特徴とする画像表示装置。 - 前記Nは2であり、
前記第1駆動モード時に、第1フレームの書込期間において、前記走査回路は、奇数番目の表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、奇数番目の表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給し、第2フレームの書込期間において、前記走査回路は、偶数番目の表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、偶数番目の表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給し、
前記第2駆動モード時に、全てのフレームの書込期間において、前記走査回路は、全ての表示ラインを順次選択するとともに、前記駆動回路は、全ての表示ライン用のアナログ映像電圧を各信号線に供給することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記各画素は、前記駆動トランジスタのゲート電極とドレイン電極との間に接続されるスイッチングトランジスタを有し、
前記スイッチングトランジスタのゲート電極は、前記制御線に接続されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記各画素に走査電圧を入力する複数の点灯制御線を具備し、
前記各画素は、ソースまたはドレインのいずれか一方の電極が前記駆動トランジスタのドレイン電極に接続され、ソースまたはドレインのもう一方の電極が前記発光素子の一端に接続される点灯トランジスタを有し、
前記点灯トランジスタのゲート電極は、前記点灯制御線に接続されることを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。 - 前記第1駆動モード時および前記第2駆動モード時のそれぞれの発光期間に、前記駆動回路は、基準電圧を各信号線に供給し、
前記第1駆動モード時の発光期間の前記各画素内の前記発光素子の発光時間は、前記第2駆動モード時の発光期間の前記各画素内の前記発光素子の発光時間よりも長いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記第1駆動モード時および前記第2駆動モード時のそれぞれの発光期間は調整可能であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記第2駆動モード時に前記走査回路へ供給するクロックをクロックFとするとき、前記第1駆動モード時に前記走査回路へ供給するクロックは、前記クロックFと、前記クロックFと同一周波数で、位相が異なるクロックfとを合体したクロックであることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
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